DE102006057796B4 - Cooling arrangement for heat generating electrical components and electrical equipment with it - Google Patents
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Abstract
Kühlanordnung für Wärme erzeugende elektrische Komponenten, wobei Wärme erzeugenden Komponenten (7) Wärme leitend mit einem Luftkühler (5, 6, 31, 32) verbunden sind,
wobei der Luftkühler (5, 6, 31, 32) an einem Flüssigkeitskühler (3) angeordnet ist und der Luftkühler (4, 5, 6) zwischen dem Flüssigkeitskühler (3) und den Wärme erzeugenden elektrischen Komponenten (7) angeordnet ist,
wobei der Luftkühler (5, 6, 31, 32) einen Kühlkörper (5, 32) mit Kühlrippen und/oder Kühlfingern, zur Wärmeabgabe an umgebende Luft,
und eine Grundplatte (6, 31) aufweist, die mit den Wärme erzeugenden elektrischen Komponenten (7) Wärme leitend verbunden ist,
wobei die Grundplatte (6, 31) mit dem Kühlkörper (5, 32) einstückig ausgebildet ist,
wobei der Kühlkörper (5, 32) eine mechanische Schnittstelle zum lösbaren Verbinden mit dem Flüssigkeitskühler (3, 34) aufweist,
wobei die mechanische Schnittstelle eine Bodenplatte (4) aufweist,
wobei der Flüssigkeitskühler (3, 34) eine Kühlerplatte (50, 60) aufweist, in der Ausnehmungen...Cooling arrangement for heat-generating electrical components, wherein heat-generating components (7) are heat-conductively connected to an air cooler (5, 6, 31, 32),
wherein the air cooler (5, 6, 31, 32) is arranged on a liquid cooler (3) and the air cooler (4, 5, 6) is arranged between the liquid cooler (3) and the heat-generating electrical components (7),
wherein the air cooler (5, 6, 31, 32) a cooling body (5, 32) with cooling fins and / or cooling fingers, for heat dissipation to the surrounding air,
and a base plate (6, 31) heat-conductively connected to said heat-generating electrical components (7),
wherein the base plate (6, 31) is integrally formed with the heat sink (5, 32),
wherein the heat sink (5, 32) has a mechanical interface for releasable connection to the liquid cooler (3, 34),
wherein the mechanical interface comprises a bottom plate (4),
wherein the liquid cooler (3, 34) has a radiator plate (50, 60) in which recesses ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für Wärme erzeugende elektrische Komponenten und ein elektrisches Gerät damit.The invention relates to a cooling arrangement for heat generating electrical components and an electrical device with it.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanordnung mit einem Luftkühler weiterzubilden.The invention has the object of developing a cooling arrangement with an air cooler.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe Kühlanordnung für Wärme erzeugende elektrische Komponenten nach den in Anspruch 1 und bei dem elektrischen Gerät nach den in Anspruch 18 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object of cooling arrangement for heat-generating electrical components is achieved according to the features specified in
Wichtige Merkmale bei der Erfindung eines elektrischen Geräts sind, dass Wärme erzeugende elektrische Komponenten, insbesondere Leistungshalbleiter, und eine Kühlvorrichtung zur Abfuhr dieser Wärme umfasst sind, wobei die Kühlvorrichtung aus einem Luftkühler gebildet ist, an dem ein Flüssigkeitskühler anmontiert ist und wobei der Luftkühler zwischen dem Flüssigkeitskühler und den Wärme erzeugenden elektrischen Komponenten vorgesehen ist. Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Gerät sind außerdem, dass das Gerät Wärme erzeugende Komponenten und eine Kühlvorrichtung zur Abfuhr dieser Wärme umfasst. Beispiele für Wärme erzeugende Komponenten sind Leistungshalbleiter, Widerstände, insbesondere Bremswiderstände, und andere elektronische Bauelemente mit großer Wärmeentwicklung, beispielsweise Spulen. Von Vorteil ist bei der Erfindung, dass das Gerät luft- und flüssigkeitsgekühlt betreibbar ist. Als Beispiel für Flüssigkeit wird im Folgenden Wasser verwendet.Important features in the invention of an electrical device are that heat-generating electrical components, in particular power semiconductors, and a cooling device for removing this heat are included, wherein the cooling device is formed from an air cooler to which a liquid cooler is mounted and wherein the air cooler between the Liquid cooler and the heat generating electrical components is provided. Important features of the invention in the device are also that the device comprises heat-generating components and a cooling device for removing this heat. Examples of heat-generating components are power semiconductors, resistors, in particular braking resistors, and other electronic components with great heat development, such as coils. An advantage of the invention is that the device is air and liquid cooled operable. As an example of liquid, water is used hereinafter.
Unter Wasserkühler ist stets auch Flüssigkeitskühler mitzulesen und unter Luftkühler stets Gaskühler.Under radiator always liquid chiller is read along and under air cooler always gas cooler.
Bei der Kühlanordnung umfasst der Luftkühler einen Kühlkörper, der Rippen und/oder Finger aufweist zur Wärmeabgabe an vorbeiströmende Luft, und die Wärme erzeugenden elektrischen Komponenten sind auf, in oder an einer Grundplatte verbunden, insbesondere wärmeleitend, wobei die Grundplatte mit dem Kühlkörper einstückig ausgebildet ist, und der Kühlkörper weist eine mechanische Schnittstelle zum lösbaren Verbinden mit einem Flüssigkeitskühler auf. Somit ist bei dem Kühlkörper kein Wärmeübergang zwischen zwei Teilen notwendig sondern die Wärme breitet sich innerhalb des einen Teils aus, insbesondere bis in die Kühlfinger oder Kühlrippen. Bei der Erfindung ist nun von besonderem Vorteil, dass der Flüssigkeitskühler an den Luftkühler, umfassend Grundplatte und Kühlrippen, verbindbar ist. Somit sind also drei Betriebsarten ermöglicht: erstens Luftkühlung mit bloßem Luftkühler, zweitens bei verbundenem Wasserkühler eine Kühlung nur durch diesen und drittens bei verbundenem Wasserkühler eine Kühlung durch Luftkühler und Wasserkühler. Bei der zweiten Variante wird Wärme nicht an die Umgebungsluft abgegeben. Die einstückige Ausbildung von Grundplatte mit Kühlkörper hat den zusätzlichen Vorteil gegenüber einer Austauschbarkeit von Luftkühler gegen Wasserkühler, dass eine lösbare Schnittstelle oder Wärmeübergangsstelle zwischen Wärme erzeugenden elektrischen oder elektronischen Komponenten und Luftkühler vermeidbar ist. Dadurch ist die Kühlleistung des Luftkühler im Betrieb ohne Wasserkühler erheblich erhöht gegenüber einem Luftkühler mit derartiger Schnittstelle. Insbesondere die Vermeidung von Schnittstellen oder Materialgrenzen besonders vorteilhaft bei der Verbesserung der Kühlleistung eines Luftkühlers, bei dem ja die Wärmeabgabe an die Umgebungsluft von sich aus ungünstig ist.In the cooling arrangement, the air cooler comprises a heat sink, which has ribs and / or fingers for dissipating heat to passing air, and the heat-generating electrical components are connected to, in or on a base plate, in particular thermally conductive, wherein the base plate is formed integrally with the heat sink , and the heat sink has a mechanical interface for releasable connection to a liquid cooler. Thus, no heat transfer between two parts is necessary in the heat sink but the heat propagates within the one part, in particular into the cooling fingers or cooling fins. In the invention is now of particular advantage that the liquid cooler to the air cooler, comprising base plate and cooling fins, is connectable. Thus, therefore, three modes are possible: firstly air cooling with bare air cooler, secondly with connected water cooler cooling only by this and thirdly when connected water cooler cooling by air cooler and water cooler. In the second variant, heat is not released into the ambient air. The integral formation of base plate with heat sink has the additional advantage over an interchangeability of air cooler against water cooler that a detachable interface or heat transfer point between heat generating electrical or electronic components and Air cooler is avoidable. As a result, the cooling capacity of the air cooler in operation without water cooler is significantly increased compared to an air cooler with such interface. In particular, the avoidance of interfaces or material limits particularly advantageous in improving the cooling performance of an air cooler, in which yes, the heat transfer to the ambient air is unfavorable.
Bei der Erfindung ist die Grundplatte mit den Kühlrippen oder mit Kühlfingern einstückig ausgebildet ist. Wesentlich ist dabei, dass der Kühlkörper einstückig ausgebildet ist und somit möglichst wenig, nämlich keinen, Wärmeübergang aufweist. Es sind also nur Wärmeübergänge von den Wärme erzeugenden Komponenten zum Luftkühler vorhanden. Bei zusätzlich anmontiertem Wasserkühler ist auch noch ein Wärmeübergang vom Luftkühler zum Wasserkühler vorhanden.In the invention, the base plate is formed integrally with the cooling fins or with cold fingers. It is essential that the heat sink is integrally formed and thus has as little as possible, namely, no heat transfer. So there are only heat transfer from the heat generating components to the air cooler available. With additionally mounted water cooler there is also a heat transfer from the air cooler to the water cooler.
Erfindungsgemäß umfasst die mechanische Schnittstelle eine Bodenplatte zur Montage des Flüssigkeitskühlers. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist an der Bodenplatte ein Wasserkühler montiert. Von Vorteil ist dabei, dass mit einer Bodenplatte eine einfach fertigbare Schnittstelle definiert ist, die einen guten Wärmeübergang zum Wasserkühler sorgt, insbesondere durch die Ausbildung einer ebenen Kontaktfläche, die hinreichende Festigkeit zur Befestigung des Wasserkühlers bewirkt.According to the invention, the mechanical interface comprises a base plate for mounting the liquid cooler. In an advantageous development, a water cooler is mounted on the bottom plate. The advantage here is that with a bottom plate an easily manufacturable interface is defined, which provides a good heat transfer to the radiator, in particular by the formation of a flat contact surface, which causes sufficient strength for attachment of the radiator.
Der Wasserkühler ist lösbar verbindbar mit dem Kühlkörper. Von Vorteil ist dabei, dass ein Wasserkühler zusätzlich verbunden ist. Die Wasserkühlung kann zusätzlich gleichzeitig zur Luftkühlung betrieben werden, oder es wird auch nur die Wasserkühlung betrieben. Mit zusätzlicher Wasserkühlung ist erheblich mehr Wärmeleistung abführbar als mit bloßer Luftkühlung.The water cooler is detachably connectable to the heat sink. The advantage here is that a water cooler is additionally connected. The water cooling can also be operated simultaneously for air cooling, or it is operated only the water cooling. With additional water cooling significantly more heat output can be dissipated than with mere air cooling.
Erfindungsgemäß umfasst das Gerät einen Kühlkörper, der Rippen oder Finger aufweist zur Wärmeabgabe an vorbeiströmende Luft. Von Vorteil ist dabei, dass eine große Oberfläche zur Abgabe von Wärme vorgesehen ist und somit die Durchschnitts-Temperatur im Kühlkörper niedrig gehalten ist.According to the invention, the device comprises a heat sink having ribs or fingers for heat dissipation to passing air. The advantage here is that a large surface is provided for the release of heat and thus the average temperature in the heat sink is kept low.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Wasserkühler eine Kühlerplatte, in der parallel verlaufende Kühlmittelkanäle ausgebildet sind, die vorzugsweise durch Anschlussteile und/oder Abschlussteile zu einem Kühlmittelkanalsystem verbunden sind, insbesondere wobei die Kühlmittelkanäle als Bohrung und/oder als Nut ausgebildet sind. Vorzugsweise ist der Wasserkühler mindestens dreiteilig ausgebildet, wobei als Mittelteil eine Kühlerplatte vorgesehen ist, in die vorteilhaft in einem einfachen Herstellungsverfahren parallel verlaufende Kühlmittelkanäle eingebracht sind. Der Wasserkühler umfasst weiter Anschlussteile, die diese Kühlmittelkanäle verbinden und somit den Wasserkühler zur Einbindung in einen Kühlmittelkreislauf bereitstellen. Diese Kühlmittelkanäle sind vorteilhaft in Reihe oder parallel verbindbar. Auch Kombinationen sind denkbar. In einer Weiterbildung sind statt der Bohrungen andere Profilquerschnitte, beispielsweise quadratische, vorsehbar, insbesondere wenn die Kühlerplatte im Stranggussverfahren gefertigt wird.In an advantageous development of the water cooler comprises a cooler plate, are formed in the parallel coolant channels, which are preferably connected by connecting parts and / or end parts to a coolant channel system, in particular wherein the coolant channels are formed as a bore and / or as a groove. Preferably, the water cooler is formed at least three parts, wherein as a central part a cooler plate is provided, are introduced into the advantageous in a simple manufacturing process parallel coolant channels. The water cooler further comprises connection parts that connect these coolant channels and thus provide the water cooler for integration into a coolant circuit. These coolant channels are advantageously connectable in series or in parallel. Combinations are also conceivable. In a further development, instead of the bores, other profile cross sections, for example square ones, can be provided, in particular if the radiator plate is produced by continuous casting.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Wasserkühler eine Kühlerplatte, in der Ausnehmungen zur Aufnahme und/oder Durchleitung einer Kühlflüssigkeit ausgebildet sind, wobei die Bodenplatte des Luftkühlers zumindest teilweise gehäusebildend für die Ausnehmungen ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Fertigung durchführbar ist. Denn aufwendige Bohrungen sind verzichtbar, vielmehr sind die Nuten als Druckguss herstellbar. Die Nuten sind dabei vorteilhaft so angeordnet, dass in Idealisierung ein planarer Graph gebildet wird. Durch den unmittelbaren Kontakt zwischen Kühlflüssigkeit und Bodenplatte des Luftkühlers ist der Wärmeabfluss von den Wärme erzeugenden Komponenten, also die Kühlleistung, weiter verbessert.In an advantageous development of the water cooler comprises a cooler plate, are formed in the recesses for receiving and / or passage of a cooling liquid, wherein the bottom plate of the air cooler is at least partially housing forming for the recesses. The advantage here is that a simple production is feasible. Because elaborate holes are dispensable, but the grooves are produced as a die-cast. The grooves are advantageously arranged so that a planar graph is formed in idealization. Due to the direct contact between the cooling liquid and the bottom plate of the air cooler, the heat flow from the heat-generating components, ie the cooling performance, is further improved.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind statt der oder zusätzlich zu den Nuten Ausnehmungen anderer geometrischer Form ausgebildet, die zur Aufnahme und Durchleitung von Kühlflüssigkeit geeignet sind. Auch in diesem Fall ist ein Teil der Bodenplatte des Luftkühlers zumindest teilweise gehäusebildend für die Ausnehmungen, und es sind durch Aufsetzen des Wasserkühlers Kühlmittelkanäle gebildet. Beispiele alternativer geometrischer Formen umfassen kreisförmige Ausnehmungen, rechteckige Ausnehmungen und unregelmäßige Ausnehmungen mit mehr oder weniger starken Verästelungen.In an advantageous development, instead of or in addition to the grooves, recesses of a different geometric shape are formed, which are suitable for receiving and passing coolant. Also in this case, a part of the bottom plate of the air cooler is at least partially housing forming the recesses, and it are formed by placing the water cooler coolant channels. Examples of alternative geometric shapes include circular recesses, rectangular recesses and irregular recesses with more or less strong ramifications.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Ausnehmungen der Kühlerplatte als mäanderförmige Nut ausgebildet, die in seitlich oder in der Rückwand der Kühlerplatte angebrachte Anschlussvorrichtungen, insbesondere Anschlussstutzen, zum Anschluss an eine Kühlmittelanlage münden. Eine mäanderförmige Nut bewirkt vorteilhaft einen guten Wärmeübergang von der Kühlerplatte an das Kühlmittel.In an advantageous embodiment, the recesses of the radiator plate are formed as a meandering groove, which open in laterally or in the rear wall of the radiator plate attached connecting devices, in particular connecting pieces, for connection to a coolant system. A meandering groove advantageously causes a good heat transfer from the radiator plate to the coolant.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Bodenplatte Erhebungen auf, die zu den Ausnehmungen der Kühlerplatte passend ausgebildet sind, insbesondere zum dichtenden Abschluss der Ausnehmungen und/oder als Zentrierhilfe. Die Erhebungen bewirken vorteilhaft ein Aufwirbelung der Kühlflüssigkeit beim Vorbeiströmen und damit eine gute Durchmischung der Kühlflüssigkeit. Somit ist die Wärmeaufnahme durch die Kühlflüssigkeit verbessert und die Kühlflüssigkeit optimal ausgenutzt.In an advantageous development, the bottom plate on surveys, which are designed to match the recesses of the radiator plate, in particular for sealing completion of the recesses and / or as centering. The surveys advantageously cause a whirling up of the cooling liquid when flowing past and thus a good mixing of the cooling liquid. Thus, the heat absorption is improved by the cooling liquid and optimally utilized the cooling liquid.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Bodenplatte über die Kühlrippen und/oder Kühlfinger von der Grundplatte beabstandet ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlrippen und/oder Kühlfinger in einer zweiten und dritten Funktion verwendbar sind, nämlich zur Wärmeanbindung und zur mechanischen Anbindung eines Wasserkühlers.In an advantageous embodiment, the bottom plate on the cooling fins and / or cold fingers formed spaced from the base plate. The advantage here is that the cooling fins and / or cold fingers are used in a second and third function, namely for heat connection and mechanical connection of a water cooler.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind an der Grundplatte des Kühlkörpers einerseits Kühlrippen und/oder Kühlfinger ausgebildet und andererseits ist an der Grundplatte eine Bodenplatte zum Herstellen einer Verbindung mit der Bodenplatte vorgesehen, wobei Bodenplatte und Grundplatte einstückig ausgebildet sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine alternative Baugeometrie bereitgestellt ist, bei welcher die Bodenplatte besonders robust mit der Grundplatte verbunden ist. Somit ist vorteilhaft eine sichere Befestigung des Wasserkühlers an dem Luftkühler bewirkt, und die Kühlfinger und/oder Kühlrippen sind mechanisch entlastet und vorteilhaft filigran ausbildbar.In an advantageous development, cooling ribs and / or cold fingers are formed on the base plate of the heat sink on the one hand and on the other hand, a bottom plate for connecting to the bottom plate is provided on the base plate, wherein the bottom plate and the base plate are integrally formed. The advantage here is that an alternative construction geometry is provided, in which the bottom plate is particularly robustly connected to the base plate. Thus, a secure attachment of the water cooler is advantageously effected on the air cooler, and the cooling fingers and / or cooling fins are mechanically relieved and advantageously filigree ausbildbar.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Grundplatte mit den Kühlrippen oder mit Kühlfingern einstückig ausgebildet. Somit ist der Wärmeübergang von den Wärme erzeugenden Komponenten an die Kühlfinger ohne vermeidbare Materialgrenzen ausgebildet. Allgemein ist ein Vorteil der Erfindung, dass verschiedene Materialgrenzen verzichtbar sind und dennoch eine hohe Variantenvielfalt unter den konfigurierbaren Kühlvorrichtungen bei verhältnismäßig geringem Teileaufwand erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist, dass die Kühlleistung durch die modulare Bauweise nachträglich, das heißt nach Aufbau des Geräts, durch eine einfache Nachrüstung erhöht werden kann.In an advantageous development, the base plate with the cooling fins or with cooling fingers is integrally formed. Thus, the heat transfer from the heat generating components to the cold fingers is formed without avoidable material boundaries. In general, an advantage of the invention is that different material limits are dispensable and yet a high variety of variants among the configurable cooling devices is achieved with relatively little parts expenditure. It is particularly advantageous that the cooling capacity can be increased by the modular design later, that is after the construction of the device by a simple retrofit.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen Wasserkühler und Kühlkörper Wärmeleitpaste oder Wärmeleitfolie vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass der Wärmeübergangswiderstand verringerbar ist. Als Materialien seien hier vorzugsweise Graphit oder Aluminiumwachsbeschichtung oder dergleichen genannt.In an advantageous development, heat-conducting paste or heat-conducting foil is provided between the water cooler and the heat sink. The advantage here is that the heat transfer resistance can be reduced. As materials here are preferably called graphite or aluminum wax coating or the like.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die mechanische Schnittstelle und die Mittel zum Verbinden derart ausgeführt, dass Wasserkühler und Kühlkörper an der Berührfläche im Wesentlichen eben anliegend verbindbar sind. Somit ist ein besonders guter Wärmeübergang erreicht, und es wird eine hohe Kühlleistung bereitgestellt.In an advantageous development, the mechanical interface and the means for connecting are designed in such a way that the water cooler and the heat sink can be connected to the contact surface substantially flush. Thus, a particularly good heat transfer is achieved, and it is provided a high cooling capacity.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die mechanische Schnittstelle und die Mittel zum Verbinden derart ausgeführt, dass Wasserkühler und Kühlkörper an der Berührfläche im Wesentlichen eben anliegend verbindbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass der Wärmeübergang lückenlos, insbesondere ohne Luftlöcher oder dergleichen, ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the mechanical interface and the means for connecting are designed such that water cooler and heat sink are connected to the contact surface substantially flat fitting. The advantage here is that the heat transfer gap without gaps, in particular without air holes or the like, is executable.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfassen die Mittel zum Verbinden Spannelemente. Von Vorteil ist dabei, dass ein schnelles, einfaches Verbinden des Wasserkühlers vornehmbar ist. Insbesondere ist ein Andrücken des Wasserkühlers an die Bodenplatte des Kühlkörpers ermöglicht. Dieses Andrücken ist dabei so ausgeführt, dass die Spannelemente ein möglichst gleichmäßiges Anliegen bewirken.In an advantageous development, the means for connecting comprise clamping elements. The advantage here is that a quick, easy connection of the water cooler is vornehmbar. In particular, a pressing of the water cooler is made possible to the bottom plate of the heat sink. This pressing is carried out so that the clamping elements cause as uniform a concern.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Kühlkörper und/oder die Kühlerplatte als Strangpressprofil oder Druckguss fertigbar. Somit ist eine einfache Fertigung der Kühlerplatte und/oder des Kühlkörpers durchführbar. Außerdem sind die Hohlräume entlang der Ziehrichtung oder Pressrichtung ausgerichtet und somit in dieser Richtung von Luft und/oder Kühlmittel durchströmbar.In an advantageous development, the heat sink and / or the cooler plate can be manufactured as an extruded profile or die-cast. Thus, a simple production of the radiator plate and / or the heat sink can be carried out. In addition, the cavities are aligned along the drawing direction or pressing direction and thus can be traversed in this direction of air and / or coolant.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Kühlkörper Kühlrippen zwischen einer Grundplatte und einer Bodenplatte, welche zur Verbindung mit dem Wasserkühler vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine kompakte Bauform bereitgestellt ist. Außerdem ist von Vorteil, dass die Wärme von der Grundplatte über die Kühlrippen an die Bodenplatte transportierbar ist und dabei entweder an die an den Rippen vorbeiströmende Luft abgebbar ist oder von der Bodenplatte weiter abtransportierbar ist mittels der berührend angeordneten Wasserkühlung, wobei im Bereich der Berührung Wärmeleitpaste vorsehbar ist.In an advantageous development of the heat sink comprises cooling fins between a base plate and a bottom plate, which is provided for connection to the water cooler. The advantage here is that a compact design is provided. In addition, it is advantageous that the heat from the base plate on the cooling fins on the bottom plate is transportable and can either be delivered to the flowing past the ribs air or from the bottom plate is further transported away by means of touching arranged water cooling, wherein in the contact area thermal paste is predictable.
Alternativ wird der Kühlkörper mit Kühlfingern statt Kühlrippen ausgestattet. Vorteilhaft ist dann eine isotrope Kühlfähigkeit erreichbar, es ist also keine Vorzugsrichtung, insbesondere für konvektiv strömende Kühlluft vorhanden.Alternatively, the heat sink is equipped with cooling fingers instead of cooling fins. Advantageously, an isotropic cooling capability can be achieved, so there is no preferred direction, especially for convective flowing cooling air available.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Kühlkörper Kühlrippen auf einer Grundplatte, an der eine Bodenplatte angebracht oder einstückig ausgeformt ist, welche zur Verbindung mit dem Wasserkühler vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Wärme von der Grundplatte über die Kühlrippen an die Luft transportierbar ist, wobei die Bodenplatte seitlich angeordnet ist. Somit sind andere relative Anordnungen des Wasserkühlers ermöglicht. Von Vorteil ist dabei weiter, dass eine alternative Baugeometrie bereitgestellt ist, bei der die Bodenplatte den Konvektionsstrom der Luftkühlung nicht beeinträchtigt. Somit ist ein derartiger Kühlkörper über einen großen Leistungsbereich als ausschließlicher Luftkühler einsetzbar.In an advantageous development, the cooling body comprises cooling ribs on a base plate, on which a bottom plate is attached or integrally formed, which is provided for connection to the water cooler. The advantage here is that the heat from the base plate on the cooling fins is transported to the air, the bottom plate is arranged laterally. Thus, other relative arrangements of the water cooler are possible. Another advantage is that an alternative construction geometry is provided in which the bottom plate does not affect the convection current of the air cooling. Thus, such a heat sink over a wide power range is used as the exclusive air cooler.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Lüfter zum Erzeugen von Luftströmung entlang der Rippen des Kühlkörpers vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass der Wärmeübergang von den Rippen an die durchströmende Luft verbessert werden kann bei luftgekühlter Kühlungsbetriebsart. Bei Einsatz der wasserkühlenden Betriebsart ist die warme Umgebungsluft an den Rippen vorbeigeführt und gibt ihre Wärme an diese Rippen ab, welche die Wärme dann an den noch kälteren Wasserkühler weiterleiten.In an advantageous embodiment, a fan for generating air flow along the ribs of the heat sink is provided. The advantage here is that the heat transfer from the ribs to the air flowing through can be improved in air-cooled cooling mode. When using the Water-cooling mode, the warm ambient air is passed by the ribs and gives off their heat to these ribs, which then forward the heat to the even colder water cooler.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Gerät in einem geschlossenen Raumbereich vorgesehen, sodass Wärme aus der Luft des Raumbereiches zusammen mit der Wärme der Komponenten über die Rippen und den Wasserkühler abführbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Gerät unter Bedingungen einsetzbar ist, bei denen die das Gerät umgebende Luft wärmer ist als die Rippen oder zumindest ein wesentlicher Teil der Rippen. Somit wird die Wärme dann abtransportiert an die Bodenplatte und von dort an den Wasserkühler.In an advantageous development, the device is provided in a closed space area, so that heat from the air of the space area can be dissipated together with the heat of the components via the fins and the water cooler. The advantage here is that the device can be used under conditions in which the air surrounding the device is warmer than the ribs or at least a substantial part of the ribs. Thus, the heat is then removed to the bottom plate and from there to the water cooler.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind im Raumbereich weitere Geräte angeordnet, die an die Luft des Raumbereiches Wärme abgebende Komponenten aufweisen. Von Vorteil ist dabei, dass andere Geräte vom ersten Gerät indirekt kühlbar sind. Dies hat zum Vorteil, dass der Raumbereich der Vorrichtung, etwa das Innere eines Schaltschranks, Wärme aufnimmt in seiner Luft. Die Wärme ist dann abführbar über die Rippen und den Wasserkühler des Geräts. Ein anderer Teil der Wärme der Luft des Raumbereichs wird aber auch über das Gehäuse der Vorrichtung an deren Umgebung abgeführt. Somit muss nicht die gesamte Wärme über das Gerät mit Wasserkühler abgeführt werden.In an advantageous development, further devices are arranged in the room area, which have heat-releasing components to the air of the room area. The advantage here is that other devices from the first device can be cooled indirectly. This has the advantage that the spatial area of the device, such as the interior of a cabinet, absorbs heat in its air. The heat is then dissipated via the fins and the water cooler of the device. Another part of the heat of the air of the space area is also dissipated via the housing of the device to the environment. Thus, not all the heat must be dissipated through the device with water cooler.
In Weiterbildung umschließt die Vorrichtung mit ihren Gehäuseteilen einen Raumbereich, innerhalb dessen Wärme erzeugende Geräte angeordnet sind, wobei die Wärme oder ein Teil der Wärme an die vom Raumbereich umschlossene Luft abgebbar ist, wobei mindestens eines der Geräte einen Wasserkühler umfasst, der wärmeleitend mit Kühlrippender Kühlvorrichtung des Geräts, insbesondere eines Luftkühlers des Geräts, lösbar verbindbar ist. Insbesondere ist die Vorrichtung ein Schaltschrank. Von Vorteil ist dabei, dass mit dem Gerät auch weitere Schaltschrankgeräte kühlbar sind, sobald die Luft im Schaltschrank warmer ist als die Durchschnittstemperatur der Rippen.In a further development, the device encloses with its housing parts a space region within which heat generating devices are arranged, wherein the heat or part of the heat can be delivered to the air enclosed by the space region, wherein at least one of the devices comprises a water cooler, the heat-conducting with cooling fins of the cooling device the device, in particular an air cooler of the device, is detachably connectable. In particular, the device is a control cabinet. The advantage here is that with the device and other control cabinet devices are cooled, as soon as the air in the cabinet is warmer than the average temperature of the ribs.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Gerät Signalelektronik, die derart ausgeführt ist, dass Wärme von der Signalelektronik an den umgebenden Raumbereich abgebbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass auch die Signalelektronik über den Wasserkühler kühlbar ist, obwohl hierzu nur die Umgebungsluft und keine speziellen weiteren Mittel zur Wärmestromlenkung notwendig sind.In an advantageous development, the device includes signal electronics, which is designed such that heat from the signal electronics to the surrounding space area can be issued. The advantage here is that even the signal electronics on the radiator is coolable, although only the ambient air and no special means for heat flow control are necessary for this purpose.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Gerät ein Umrichter, der Signalelektronik und Leistungselektronik zur Versorgung eines Elektromotors umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass in einem Gehäusetyp eines Umrichters verschiedene Leistungsklassen mit unterschiedlicher Wärmeentwicklung vorsehbar sind, und dass an das Gehäuse, dass teilweise mit Kühlfunktion versehen ist, je nach Bedarf ein zusätzlicher Wasserkühler montierbar ist.In an advantageous development, the device is a converter that includes signal electronics and power electronics for supplying an electric motor. The advantage here is that different performance classes with different heat development can be provided in a housing type of an inverter, and that the housing, which is partially provided with cooling function, as needed, an additional water cooler can be mounted.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gerät ein Elektrogerät, wie beispielsweise unterbrechungsfreie Stromversorgung, Frequenzumformer oder Umrichter, der Signalelektronik und Leistungselektronik zur Versorgung eines Elektromotors umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass die Leistung pro Volumen bei Anmontieren des Wasserkühlers sehr hoch ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the device is an electrical device, such as uninterruptible power supply, frequency converter or inverter that includes signal electronics and power electronics for supplying an electric motor. The advantage here is that the power per volume when mounting the water cooler is very high executable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gerät eine Steuerung, ein Umrichter, ein Sanftanlaufgerät, ein Motorstarter, oder weist eine Motorströme schaltende oder beeinflussende Elektronik auf, wobei das Gerät Signalelektronik und Leistungselektronik umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass auch andere Geräte zum Beeinflussen des Energieflusses verwendbar sind.In an advantageous embodiment, the device is a controller, a converter, a soft starter, a motor starter, or has a motor currents switching or influencing electronics, the device includes signal electronics and power electronics. The advantage here is that other devices for influencing the energy flow can be used.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Gerät eine Steuerung, einen Umrichter, ein Sanftanlaufgerät, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, ein Notstromaggregat oder ein Frequenzumformer, einen Motorstarter oder allgemein eine Motorströme schaltende oder beeinflussende Elektronik auf, wobei das Gerät Signalelektronik und Leistungselektronik umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass die Erfindung nutzbar ist in einem Anwendungsgebiet, in dem hohe Wärmeentwicklung typisch ist.In an advantageous development, the device has a controller, a converter, a soft starter, an uninterruptible power supply, an emergency generator or a frequency converter, a motor starter or generally a motor currents switching or influencing electronics, the device includes signal electronics and power electronics. The advantage here is that the invention is useful in a field of application in which high heat development is typical.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Grundplatte zusätzlich Verbindungsmittel zur formschlüssigen Verbindung mit Gehäuseteilen, insbesondere auch zum Abführen von einem Anteil der Wärme an die Umgebung über diese Gehäuseteile. Von Vorteil ist dabei, dass das Gerät als Teil eines Baukastens für Antriebssysteme ausführbar ist.In an advantageous development, the base plate additionally comprises connecting means for the positive connection with housing parts, in particular also for discharging a portion of the heat to the environment via these housing parts. The advantage here is that the device is executable as part of a modular system for propulsion systems.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist in einer Variante jeweils ein Lüfter an den Luftkühler montierbar. Somit ist die Variantenvielfalt weiter vergrößert hinsichtlich der erreichbaren Kühlleistungsklassen.In an advantageous development, in each case a fan can be mounted on the air cooler in a variant. Thus, the variety of variants is further increased in terms of achievable cooling performance classes.
Wichtige Merkmale bei der Erfindung einer Vorrichtung sind, dass Gehäuseteile einen Raumbereich umschließen, innerhalb dessen Wärme erzeugende elektrische Geräte angeordnet sind, wobei ein Teil der Wärme an die vom Raumbereich umschlossene Luft abgebbar ist, wobei mindestens eines der elektrischen Geräte einen Wasserkühler umfasst, der wärmeleitend mit Kühlrippen der Kühlvorrichtung des elektrischen Geräts, insbesondere eines Luftkühlers des elektrischen Geräts, lösbar verbindbar ist, insbesondere direkt oder indirekt über eine mit den Kühlrippen oder Kühlfingern verbundene Bodenplatte. Somit ist ein Wasserkühler zur indirekten Kühlung über die Luft des Raumbereichs nutzbar.Important features in the invention of a device are that housing parts enclose a space within which heat-generating electrical devices are arranged, wherein a portion of the heat can be delivered to the air enclosed by the space area, wherein at least one of the electrical devices comprises a water cooler, the heat-conducting with cooling fins of the cooling device of the electrical device, in particular an air cooler of the electrical device, is detachably connectable, in particular directly or indirectly via a with the Cooling fins or cooling fingers connected bottom plate. Thus, a water cooler for indirect cooling over the air of the space area can be used.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Vorrichtung ein. Schaltschrank. Von Vorteil ist dabei, dass die kombinierte Kühlvorrichtung aus Luftkühler und Wasserkühler zusätzlich zur Kühlung des Schaltschrankinneren verwendbar ist.In an advantageous embodiment, the device is a. Switch cabinet. The advantage here is that the combined cooling device of air cooler and water cooler can be used in addition to the cooling of the cabinet interior.
Wichtige Merkmale der Erfindung eines Verfahrens zur Kühlung eines Umrichters sind, dass der Umrichter zumindest einen Flüssigkeitskühler und einen Luftkühler und Leistungshalbleiter umfasst, wobei Wärme von den Leistungsbauelementen durch den Kühlkörper des Luftkühlers hindurchgeleitet wird zum Flüssigkeitskühler. Von Vorteil ist dabei, dass ein neuartiges Kühlverfahren für einen Umrichter beschrieben ist, wobei einerseits die Kühlung des Umrichters über einen Luftkühler und einen Wasserkühler erfolgt, der die Luftkühlung nicht beeinträchtigt.Important features of the invention of a method for cooling an inverter are that the converter comprises at least one liquid cooler and an air cooler and power semiconductor, wherein heat is passed from the power components through the heat sink of the air cooler to the liquid cooler. The advantage here is that a novel cooling method is described for a converter, on the one hand, the cooling of the inverter via an air cooler and a water cooler takes place, which does not affect the air cooling.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung wird als Kühlflüssigkeit Wasser verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige Kühlflüssigkeit verwendbar ist.In an advantageous development, water is used as the cooling liquid. The advantage here is that a cost-effective coolant is used.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Leistungshalbleiter auf, in oder an einer Grundplatte verbunden, die einstückig ausgeführt ist mit Kühlrippen oder Kühlfingern des Kühlkörpers, wobei Wärme sich zwischen Grundplatte und Kühlrippen oder Kühlrippen ohne Wärmeübergang ausbreitet. Von Vorteil ist dabei, dass die Kühlleistung des Luftkühlers nicht durch vermeidbare Materialgrenzen vermindert wird.In an advantageous embodiment, the power semiconductors are connected to, in or on a base plate, which is made in one piece with cooling fins or cooling fingers of the heat sink, wherein heat propagates between the base plate and cooling fins or cooling fins without heat transfer. The advantage here is that the cooling capacity of the air cooler is not reduced by avoidable material limits.
Wichtige Merkmale der Erfindung einer Verwendung eines Luftkühlers sind, dass der Luftkühler eingesetzt wird als Wärmebrücke zwischen Wärme erzeugenden Komponenten und einem Flüssigkeitskühler, insbesondere wobei zwischen Luftkühler und Flüssigkeitskühler eine mechanische Schnittstelle zur lösbare Verbindung vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Luftkühler mit einer zweiten Funktion beaufschlagbar ist, nämlich dem thermischen Anbinden eines Wasserkühlers.Important features of the invention of using an air cooler are that the air cooler is used as a thermal bridge between heat-generating components and a liquid cooler, in particular between air cooler and liquid cooler, a mechanical interface is provided for releasable connection. The advantage here is that the air cooler can be acted upon with a second function, namely the thermal connection of a water cooler.
Wichtige Merkmale der Erfindung einer Verwendung eines Luftkühlers sind, dass ein Gerät vorgesehen ist, insbesondere ein Umrichter, das einen Flüssigkeitskühler und Wärme erzeugende Komponenten, insbesondere Leistungshalbleiter, umfasst, wobei der Luftkühler Wärme hindurchleitet von den Wärme erzeugenden Komponenten, insbesondere Leistungsbauelementen, zum Flüssigkeitskühler. Von Vorteil ist dabei, dass Wärme von einem Umrichter abführbar ist über einen Luftkühler und einen Wasserkühler.Important features of the invention of using an air cooler are that a device is provided, in particular an inverter comprising a liquid cooler and heat generating components, in particular power semiconductors, wherein the air cooler passes heat from the heat generating components, in particular power devices, to the liquid cooler. The advantage here is that heat from an inverter can be dissipated via an air cooler and a water cooler.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung leitet der Luftkühler einen wesentlichen Anteil, insbesondere 90% oder mehr, oder den Gesamtteil der von den Wärme erzeugenden Komponenten aufgenommenen Wärme hindurch an den Flüssigkeitskühler. Von Vorteil ist dabei, dass der Wasserkühler eine effiziente Kühlung des Geräts bewirkt. Zusätzlich ist eine Erwärmung der Umgebungsluft, insbesondere bei einer Montage im Schaltschrank, vermeidbar.In an advantageous development of the air cooler passes a significant proportion, in particular 90% or more, or the entire part of the heat generated by the heat-generating components heat through to the liquid cooler. The advantage here is that the water cooler causes efficient cooling of the device. In addition, heating of the ambient air, in particular during installation in the control cabinet, can be avoided.
Wichtige Merkmale der Erfindung einer Verwendung eines Flüssigkeitskühlers sind, dass der Flüssigkeitskühler an einem Luftkühler eines Geräts vorgesehen wird zur Erhöhung der Kühlleistung, insbesondere derart, dass der Luftkühler einen wesentlichen Anteil oder den Gesamtteil der von den Wärme erzeugenden Komponenten aufgenommenen Wärme hindurchleitet an den Flüssigkeitskühler.Important features of the invention of using a liquid cooler are that the liquid cooler is provided on an air cooler of a device for increasing the cooling capacity, in particular such that the air cooler passes a substantial portion or the total heat absorbed by the heat generating components heat to the liquid cooler.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des elektrischen Geräts sind die Wärme erzeugenden Komponenten Leistungsmodule und/oder Leistungshalbleiter. Von Vorteil ist dabei, dass Leistungselektronik vorsehbar ist, insbesondere auch, um große Leistungen zu steuern, wie Elektromotoren mit mehreren kW. Alternativ sind die Komponenten Bremswiderstände oder sie sind in Frequenzumformern oder unterbrechungsfreien Stromversorgungen eingesetzt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist also ein Elektrogerät, welches zumindest Leistungsbauelemente umfasst, die gekühlt werden über einen Kühlkörper.In an advantageous embodiment of the electrical device, the heat-generating components are power modules and / or power semiconductors. The advantage here is that power electronics is providable, especially to control large power, such as electric motors with several kW. Alternatively, the components are braking resistors or they are used in frequency converters or uninterruptible power supplies. The device according to the invention is thus an electrical appliance, which comprises at least power components which are cooled via a heat sink.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:
Es zeigt:It shows:
In der
Es handelt sich um ein luftkühlbar betreibbares Elektrogerät. Im Elektrogerät sind Wärmequellen, wie beispielsweise elektronische Leistungshalbleiter umfassende Leistungsmodule
Im Ausführungsbeispiel nach
Der Kühlkörper ist als Strangpressprofil herstellbar, insbesondere aus Aluminium. Somit ist er kostengünstig herstellbar und die Luft kann in Ziehrichtung entlang der Rippen strömen und die Wärme somit aufnehmen.The heat sink can be produced as an extruded profile, in particular of aluminum. Thus, it is inexpensive to produce and the air can flow in the pulling direction along the ribs and thus absorb the heat.
Insbesondere sind die Kühlrippen
Die Bodenplatte
Im Betrieb wird das Gerät mittels seiner Bodenplatte an eine Wand, beispielsweise Schaltschrank-Innenwand oder Maschinenwand, anmontiert, mit Luft gekühlt und hat nur eine erste maximal zulässige Leistung.In operation, the device is mounted by means of its bottom plate to a wall, such as cabinet inner wall or machine wall, cooled with air and has only a first maximum allowable power.
Im Betrieb wird das gleiche Gerät mittels seiner Bodenplatte an den Wasserkühler
Mit der Erfindung ist es also ermöglicht, ein luftkühlbares Gerät über Luft und mit Wasser zu kühlen, indem ein Wasserkühler anmontierbar ist. Wichtig ist dabei, dass in dem Fall des anmontierten Wasserkühlers die Wärme durch den Kühlkörper des Luftkühlers hindurchfließt zum Wasserkühler.With the invention, it is thus possible to cool an air-cooled device over air and water by a water cooler is anmontierbar. It is important that in the case of the mounted water cooler, the heat flows through the heat sink of the air cooler to the water cooler.
Wichtig ist auch, dass an der Berührfläche zwischen Wasserkühler und Bodenplatte des Kühlkörpers, also Luftkühlers, eine mechanische Schnittstelle vorgesehen ist, also die beiden Teile miteinander verbindbar sind.It is also important that a mechanical interface is provided on the contact surface between the water cooler and the bottom plate of the heat sink, ie air cooler, so that the two parts are connected to one another.
Die Grundplatte
Die von der Grundplatte
Die von den Kühlrippen
Die Bodenplatte
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die parallel in der Kühlerplatte verlaufenden Kühlmittelkanäle über an den Mündungsseiten der Kühlmittelkanäle angebrachte Anschlussteile derart verbunden, dass eine Parallelschaltung der Kühlmittelkanäle entsteht. An einem Anschlussteil ist in dieser Ausführung eine Zuleitung vom Kühlmittelkreislauf vorgesehen, während an dem anderen Anschlussteil eine Rückleitung zum Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist.In an alternative embodiment, the coolant channels running parallel in the radiator plate are connected via connecting parts attached to the mouth sides of the coolant channels in such a way that a parallel connection of the coolant channels is created. In this embodiment, a supply line from the coolant circuit is provided at a connection part, while a return line to the coolant circuit is provided at the other connection part.
Anschlussteile und gegebenenfalls Abschlussteile sind mit der Kühlerplatte stoffschlüssig verbunden und/oder durch ein Schienensystem und/oder ein Nutensystem formschlüssig gehalten. In alternativen sind lösbare Verbindungen der drei Teile des Wasserkühlers vorgesehen.Connecting parts and optionally end parts are integrally connected to the radiator plate and / or positively held by a rail system and / or a groove system. In alternative, detachable connections of the three parts of the water cooler are provided.
In einer Weiterbildung sind die Bohrungen
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Bodenplatte nicht eben ausgeführt, sondern sie weist eine andere geometrische Form auf, die einen gut wärmeleitenden Kontakt zu den Wärme erzeugenden Komponenten bewirkt.In a further embodiment, the bottom plate is not flat, but it has a different geometric shape, which causes a good heat-conducting contact with the heat-generating components.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Anschlussstutzen nicht seitlich der Kühlerplatte sondern an deren Rückseite angebracht. Alternativ sind die Anschlussstutzen an verschiedenen Seiten der Kühlerplatte angebracht.In a further embodiment, the connecting pieces are not attached to the side of the radiator plate but at the rear side. Alternatively, the connecting pieces are attached to different sides of the radiator plate.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Anschlussstutzen als Gewindebohrlöcher ausgeführt, in welche Kühlleitungen zum Anschluss an eine Kühlmittelanlage einschraubbar sind.In a further embodiment, the connecting pieces are designed as threaded holes, in which cooling lines for connection to a coolant system can be screwed.
Größere Abstände der Schrauben sind je nach Materialbeschaffenheit der Kühlerplatte, insbesondere je nach Elastizität, bei alternativen Weiterbildungen vorgesehen.Larger distances of the screws are provided depending on the material properties of the radiator plate, in particular depending on the elasticity, in alternative developments.
In einer alternativen Ausbildung sind die Erhebungen in unregelmäßigen Anordnungen angeordnet und/oder weisen eine unregelmäßige Verteilung der einzelnen Längsausdehnungen auf.In an alternative embodiment, the elevations are arranged in irregular arrangements and / or have an irregular distribution of the individual longitudinal expansions.
In einer Weiterbildung weist die Bodenplatte zusätzlich Zentriermittel wie Nuten, Nasen und/oder Stufen auf, und der Wasserkühler weist dazu passend ausgebildete Zentriermittel auf. Somit ist eine leichte Montage in definierter Relativposition von Wasserkühler und Luftkühler ermöglicht. Vorzugsweise sind die Zentriermittel derart ausgeführt, dass eine Belastung der Schrauben zur Verbindung des Wasserkühlers mit dem Luftkühler auf Scherung vermieden wird. In einer Alternative oder Weiterbildung weist die Kühlerplatte des Wasserkühlers derartige Zentriermittel auf, und die Bodenplatte des Luftkühlers ist zu diesen entsprechend ausgebildet.In a further development, the bottom plate additionally has centering means such as grooves, noses and / or steps, and the water cooler has suitably designed centering means. Thus, easy assembly in a defined relative position of water cooler and air cooler is possible. Preferably, the centering means are designed such that a load on the screws for connecting the water cooler with the air cooler is avoided to shear. In an alternative or further development, the radiator plate of the radiator such centering means, and the bottom plate of the air cooler is formed corresponding to these.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Wasserkühler mittels einer Spannvorrichtung an der Bodenplatte des Luftkühlers montierbar. Die Spannvorrichtung umfasst insbesondere Bügel, Hebel und Haken, wobei zum Spannen die Bügel in Haken eingelegt werden und durch Umlegen eines jeweils mit einem der Bügel verbundenen Hebels der Wasserkühler an die Bodenplatte
Andere Befestigungsmittel, beispielsweise Klemmbügel oder Einrastmechanismen, zur Befestigung der Kühlerplatte an der Bodenplatte sind bei Weiterbildungen vorgesehen.Other fastening means, such as clamps or latching mechanisms, for fastening the radiator plate to the bottom plate are provided in further developments.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird der Wasserkühler mit einer Seite in eine nutförmige Ausnehmung der Bodenplatte eingesetzt und mit der anderen Seite an der Bodenplatte lösbar befestigt, beispielsweise über eine Spannvorrichtung der beschriebenen Art oder über eine Schraubverbindung.In an alternative embodiment, the water cooler is inserted with one side in a groove-shaped recess of the bottom plate and releasably secured to the other side of the bottom plate, for example via a clamping device of the type described or via a screw connection.
In weiteren Ausführungsbeispielen ist die mechanische Schnittstelle zwischen Bodenplatte und Kühlerplatte nicht als Ebene ausgebildet, sondern es ist eine andere geometrische Form vorgesehen, mit der ein gut wärmeleitender Kontakt zwischen Bodenplatte und Kühlerplatte bewirkt ist. Beispielsweise verläuft die mechanische Schnittstelle entlang eines Abschnitts einer gedanklichen Kugelschale.In further embodiments, the mechanical interface between the bottom plate and the radiator plate is not formed as a plane, but it is another geometric shape provided with a good heat-conducting contact between the bottom plate and the radiator plate is effected. By way of example, the mechanical interface runs along a section of a conceptual spherical shell.
Der Wasserkühler umfasst eine Kühlerplatte
Wird die Kühlerplatte
Durch die unvollständige Ausbildung des Kühlmittelkanals im Wasserkühler sind die Fertigungskosten für den Wasserkühler reduzierbar.Due to the incomplete design of the coolant channel in the water cooler, the production costs for the water cooler can be reduced.
Bohrungen
Die Kühlerplatte
Der Wasserkühler, insbesondere die Kühlerplatte, ist vorzugsweise im Aluminiumgussverfahren hergestellt.The water cooler, in particular the cooler plate, is preferably produced by the aluminum casting process.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen ist der Wasserkühler aus Kupfer hergestellt.In alternative embodiments, the water cooler is made of copper.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Nutgrund
Bei einer Weiterbildung weist die Bodenplatte Erhebungen auf, die in die nutförmigen Ausnehmungen der Kühlerplatte passen und diese teilweise ausfüllen. Somit sind die Ausnehmungen dicht verschlossen, und es ist ein Kühlmittelkanal gebildet. Die Erhebungen der Bodenplatte bewirken zusätzlich eine Zentrierhilfe beim Aufsetzen der Kühlerplatte auf die Bodenplatte und entlasten in montiertem Zustand die Befestigungsmittel. Die geometrische Ausformung der Erhebungen ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass durch die Anpressung der Kühlerplatte an die Bodenplatte ein dichtender Abschluss der Kühlmittelkanäle bewirkt ist.In a further development, the bottom plate on surveys, which fit into the groove-shaped recesses of the radiator plate and fill them in part. Thus, the recesses are sealed, and there is formed a coolant channel. The elevations of the bottom plate additionally cause a centering when placing the radiator plate on the bottom plate and relieve in the assembled state, the fasteners. The geometric shape of the elevations is preferably designed such that a sealing completion of the coolant channels is effected by the contact pressure of the radiator plate to the bottom plate.
Indem alternativen Ausführungsbeispiel nach
Der Wasserkühler ist dreiteilig ausgeführt, wobei im Inneren einer Kühlerplatte
Eine Ausfräsung
Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Wasserkühler einstückig ausgeführt.In an alternative embodiment, the water cooler is made in one piece.
In einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist das Gerät ein Umrichter für industrielle Anwendungen. Er versorgt einen Elektromotor und steuert diesen. Hierzu weist der Umrichter Signalelektronik auf, die mit einer Wärmesperre zur Leistungselektronik ausgeführt ist. Die Wärmesperre kann einerseits durch ein Wärme schlechter als Metall leitendes Material sein und/oder durch entsprechend vorgesehene Luftbewegung, also ein Trennen der die Leistungselektronik und der die Signalelektronik berührenden Luftströmungen.In a first embodiment of the invention, the device is a converter for industrial applications. He supplies an electric motor and controls it. For this purpose, the inverter on signal electronics, which is designed with a thermal barrier to power electronics. The thermal barrier can on the one hand be worse than metal conductive material by a heat and / or by appropriately provided air movement, ie a separation of the power electronics and the signal electronics touching air currents.
In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist das Gerät zur Einspeisung eines mittelfrequenten Stromes in eine Primärleitersystem, an dem bewegbar angeordnete Verbraucher vorgesehen sind, die aus an das Primärleitersystem induktiv angekoppelten Sekundärspulen versorgbar sind.In another embodiment of the invention, the device for feeding a medium-frequency current into a primary conductor system, on which movably arranged consumers are provided, which are supplied from secondary inductors inductively coupled to the primary conductor system.
In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist das Gerät ein Sanftanlaufgerät oder ein Motorstromschaltendes Gerät oder eine Steuerung mit Leistungsstufe. Alternativ ist das Gerät ein Elektrogerät, wie beispielsweise eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, also Notstromaggregat oder dergleichen, oder Frequenzumformer oder Wechselrichter.In another embodiment of the invention, the device is a soft starter or a motor current switching device or a power level controller. Alternatively, the device is an electrical device, such as an uninterruptible power supply, ie emergency generator or the like, or frequency converter or inverter.
In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird das Gerät in einem Schaltschrank oder einem anderen luftabgeschlossenen Raumbereich vorgesehen. Hierbei übernimmt der Kühlkörper mit Kühlrippen
Wie in
Der Lüfter
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die Wärme der Signalelektronik des Gerätes abführbar an die Umgebung. Dies kann direkt oder indirekt über einen Kühlkörper erfolgen. Somit ist, wenn das Gerät in einem Schaltschrank oder geschlossenen Raumbereich montiert ist, die Signalelektronik wiederum über die umgebende Luft und diese wiederum über die Kühlrippen des Luftkühlers des Geräts kühlbar, da dieser vom Wasserkühler gekühlt ist.In a further embodiment of the invention, the heat of the signal electronics of the device is dischargeable to the environment. This can be done directly or indirectly via a heat sink. Thus, if the device is mounted in a cabinet or enclosed space, the signal electronics in turn on the surrounding air and this in turn on the cooling fins of the air cooler of the device can be cooled because it is cooled by the water cooler.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der Wasserkühler mechanisch elastischer ausgeführt als der die Kühlrippen
In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper im Unterschied zu
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Zuleitungsupply
- 22
- Rückleitungreturn
- 3, 343, 34
- Wasserkühler, FlüssigkeitskühlerWater cooler, liquid cooler
- 44
- Bodenplattebaseplate
- 5, 325, 32
- Kühlkörper des LuftkühlersHeat sink of the air cooler
- 6, 316, 31
- Grundplattebaseplate
- 77
- Leistungsmodulpower module
- 11, 3611, 36
- Anschlussteilconnector
- 12, 3712, 37
- Abschlussteilfinal part
- 13, 3813, 38
- Kühlerplattecool plate
- 2020
- LüfterFan
- 3333
- Verbindungsmittel zur formschlüssigen Verbindung mit GehäuseteilenConnecting means for positive connection with housing parts
- 3535
- Ausfräsungcountersink
- 4141
- Kontaktflächecontact area
- 4242
- Bohrungdrilling
- 4343
- KühlmittelkanalCoolant channel
- 50, 6050, 60
- Kühlerplattecool plate
- 51, 6151, 61
- Nut, AusnehmungenGroove, recesses
- 5252
- Bohrungdrilling
- 53, 6353, 63
- Anschlussstutzenspigot
- 54, 6454, 64
- Erhebungsurvey
- 5555
- Dichtungpoetry
- 5656
- Bohrungdrilling
- 57, 6757, 67
- Nutgrundgroove base
- 6868
- Oberflächesurface
- 6969
- Durchlasspassage
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